第九章+第一节+原电池+化学电源+课时作业.docx
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第九章+第一节+原电池+化学电源+课时作业
第九章第一节原电池化学电源
[课时作业]
一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分)
1.关于右图所示的原电池,下列说法正确的是
( )
A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C.锌电极发生还原反应,铜电极发生氧化反应
D.铜电极上发生的电极反应是2H++2e-===H2↑
解析:
由图可见锌作负极,铜作正极,故电子从锌电极通过外电路流向铜电极;A正确.内电路电流方向是从锌通过溶液流向铜,而盐桥中的阴离子反向流向硫酸锌溶液中.根据锌作负极发生氧化反应,铜作正极发生还原反应,C错误.铜电极上发生的电极反应是Cu2++2e-===Cu,D错误.
答案:
A
2.(2010·无锡模拟)把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中,用导线两两相连可以组成各种原电池.若A、B相连时A作负极;C、D相连,D上有气泡逸出;A、C相连时,A极减轻;B、D相连,B为正极.则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为( )
A.A>B>C>D B.A>C>B>D
C.A>C>D>BD.B>D>C>A
解析:
金属组成原电池,相对活泼金属失去电子作负极,相对不活泼金属作正极.负极被氧化质量减轻,正极上发生还原反应,有物质析出,由题意得活泼性A>C>D>B.
答案:
C
3.下列叙述中正确的是( )
A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极
C.马口铁(镀锡铁)破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀
D.铜锌原电池工作时,若有13g锌被溶解,电路中就有0.4mol电子通过
解析:
两种活泼性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池,但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属,例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液构成原电池.在原电池中,活泼金属中的电子流向不活泼的电极,因此活泼金属是负极.镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池,铁较锡活泼,铁先失电子被腐蚀.铜锌原电池工作时,锌作负极失电子,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,1molZn失去2mol电子,0.2mol锌(质量为13g)被溶解电路中有0.4mol电子通过.故选D.
答案:
D
4.(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结
构示意图如图所示.关于该电池的叙述正确的是
( )
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:
C6H12O6+6H2O-24e-
===6CO2↑+24H+
C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体
L
解析:
微生物在高温下会因蛋白质变性而死亡,所以该电池不能在高温下工作;该燃料电池的原理为:
C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,根据总反应方程式可书写出电极反应方程式,负极为C6H12O6+6H2O-24e-===6CO2↑+24H+,正极为6O2+24e-+24H+===12H2O;从电极反应方程式显而易见,H+应从负极移向正极;从总反应方程式可见,每生成1molCO2消耗1molO2.
答案:
B
5.如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和NaCl
的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动).下列叙述正确的是( )
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
解析:
a中铁钉作负极,铜丝作正极,正极反应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-,正
极周围变红;b中铝条作负极,失去电子发生氧化反应,铁钉作正极,发生还原反
应.
答案:
B
6.(双选)电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液,其电极反应是:
Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O;Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-.下列判断正确的是( )
A.锌为正极,Ag2O为负极
B.锌为负极,Ag2O为正极
C.原电池工作时,负极区溶液pH减小
D.原电池工作时,负极区溶液pH增大
解析:
原电池中失去电子的电极为负极,所以锌为负极,Ag2O为正极,B正确.因
为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O,负极区域溶液c(OH-)不断减少,故pH减小.
答案:
BC
7.(双选)(2010·广东高三联考)电车所用电池一般为铅蓄电池,如图所示,这是一种典型的可充电电池,电池总反应式为Pb+PbO2+4H++2SO
2PbSO4+2H2O,则下列说法正确的是( )
A.放电时:
电流方向由A到B
B.放电时:
正极反应是Pb+SO
-2e-===PbSO4
C.充电时:
铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连
D.充电时:
阳极反应是PbSO4+2H2O-2e-===PbO2
+SO
+4H+
解析:
(1)放电时:
负极:
Pb+SO
-2e-===PbSO4
正极:
PbO2+4H++SO
+2e-===PbSO4+2H2O
电子流向:
负极
正极,电流方向由PbO2→Pb.
(2)充电时:
阴极:
PbSO4+2e-===Pb+SO
阳极:
PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO
电子流向:
电源负极
阴极;电源正极
阳极.
答案:
AD
8.(2009·福建高考)控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2设计成如图所示的原电池.下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极
解析:
由反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2可知,反应开始时甲中Fe3+发生还原反应,乙中I-发生氧化反应;当电流计读数为零时,则反应达到了平衡状态,此时在甲中溶入FeCl2固体,则平衡向逆反应方向移动,乙中I2发生还原反应,则乙中石墨电极为正极,故选D.
答案:
D
9.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用.已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是( )
A.充电时阳极反应:
Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
解析:
由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价变化可知,Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH,所以电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O,A正确;Cd(OH)2作阴极,Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-充电过程是将电能转化为化学能,B不正确;放电时,Cd作负极,Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2,Cd周围的c(OH-)下降,OH-向负极移动,C、D错误.
答案:
A
10.(双选)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧
化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-.下列对该燃料电池说法
正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.电池的总反应是:
2C4H10+13O2===8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:
O2+4e-===2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:
C4H10+26e-+13O2-===4CO2+5H2O
解析:
本题主要考查原电池的工作原理.由丁烷燃烧的化学反应方程式:
2C4H10+13O2===8CO2+10H2O,可知原电池的负极发生氧化反应,对应物质的化合价升高:
C4H10-26e-+13O2-===4CO2+5H2O;原电池正极发生还原反应化合价降低:
O2+4e-===2O2-,显然在熔融电解质中O2-从正极移向负极.本题答案为B、C.
答案:
BC
11.中国在2009年推出了国产燃料电池概念汽车,该车装有“绿色心脏”——质子交
换膜燃料电池.如图是某科技杂志登载的该电池原理示意图.下列叙述正确的是
( )
A.工作时“X极”周围溶液的酸性增强
B.氢气在电极上发生还原反应
C.图中标出的“Y极”实际是原电池的负极
D.工作过程中,质子(H+)从“Y极”一边透过质子交换膜移动到“X极”一边与
OH-反应生成水
解析:
根据题意,此题氢气燃料电池根据图中标注,“X极”反应是H2-2e-===
2H+,故“X极”周围酸性增强,A正确;“X极”附近氢气失电子,发生氧化反应,B错误;“X极”上氢气失电子,电子流出,此极为原电池负极,“Y极”实际是原电池的正极,C错误;质子交换膜只允许H+通过,故其从“X极”一边通过交换膜转移到“Y极”一边与OH-反应生成水,D错误.
答案:
A
12.(2010·绍兴模拟)原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液
有关,下列说法中不正确的是( )
A.由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,放电时SO
向Al电极移动
B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为:
Al-3e-+4OH-===AlO
+2H2O
C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源,用石墨电极来电解硝酸银溶液,当析
出1molAg时,消耗铜电极32g
解析:
由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池,Al为负极,原电池的电解质溶液里阴离子流向负极,A正确;B选项中,Al作电池的负极失电子被氧化,因电解质溶液为NaOH溶液,故Al应转化为AlO
,B说法正确;由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极材料为Fe,故C说法错误;由电子守恒知,当析出1molAg时转移电子1mol,消耗Cu0.5mol,即32g,故D说法正确.
答案:
C
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(14分)依据氧化还原反应:
2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示:
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是______;电解质溶液Y是______;
(2)银电极为电池的______极,发生的电极反应为
____________________,X电极上发生的电极反应为
______________________;
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极.
解析:
根据所给氧化还原反应方程式,结合原电池反应原理以及所给原电池装置,
Cu应作负极,AgNO3溶液为电解质溶液,从而推知:
(1)X的材料为铜,Y是AgNO3.
(2)银为原电池的正极,发生的电极反应式为Ag++e-===Ag.X电极上发生的电极反
应式为Cu-2e-===Cu2+.
(3)外电路中的电子从X(Cu)电极流向银(正)电极.
答案:
(1)铜 AgNO3溶液
(2)正 Ag++e-===Ag Cu-2e-===Cu2+
(3)Cu Ag
14.(10分)某同学用如图所示做水果电池的实验,测得数据如下表所示:
实验编号
电极材料
水果品种
电极间
距/cm
电压/mV
1
锌
铜
菠萝
3
900
2
锌
铜
苹果
3
650
3
锌
铜
柑橘
3
850
4
锌
铜
西红柿
3
750
5
锌
铝
菠萝
3
650
6
锌
铝
苹果
3
450
请回答以下问题:
(1)实验6中负极的电极反应式为__________________________________________.
(2)实验1、5中电流方向相反的原因是______________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________.
(3)影响水果电池的电压的因素有________、________.
(4)若在实验中发光二极管不亮,该同学用铜、锌作电极,用菠萝作介质,并将多个此电池串联起来,再按发光二极管,这样做________.(填“合理”或“不合理”)
解析:
(1)实验6中电极是Zn与Al,因Al更活泼,故负极反应为Al-3e-===Al3+.
(2)因实验1中锌比铜活泼,锌作负极,实验5中铝比锌活泼,锌作正极,故两实验中电流方向相反.(3)由实验1和5可知,水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关.(4)这样做可使电压增大,合理.
答案:
(1)Al-3e-===Al3+
(2)实验1中锌比铜活泼,锌作负极;实验5中锌比铝活泼性差,锌作正极,所以两
实验中电流方向相反
(3)水果品种 电极材料 (4)合理
15.(12分)(2010·宁波质检)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径.近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过.其工作原理的示意图如下:
请回答下列问题:
(1)Pt(a)电极是电池的________极,电极反应式为____________________________
_______________________________________________________________________;
Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式为_____________
_______________________________________________________________________.
(2)电池的总反应方程式为________________________________________________.
(3)如果该电池工作时电路中通过2mol电子,则消耗的CH3OH有________mol.
解析:
Pt(a)原料为CH3OH和水,产物为CO2、H+,根据C化合价由-2价升到+
4价,失去6个电子,Pt(a)为负极;Pt(b)原料为O2、H+,产物为H2O,O化合价
由0价降低为-2价,发生还原反应,为正极.
答案:
(1)负 CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+
还原 O2+4H++4e-===2H2O
(2)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O (3)
16.(16分)(2009·天津高考)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念
的新型发电装置,右图为电池示意图,该电池电极表面镀
一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定.请回
答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是______________,
在导线中电子流动方向为________________(用a、b表示).
(2)负极反应式为______________________________________________________.
(3)电极表面镀铂粉的原因为____________________________________________.
(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能.因此,
大量安全储氢是关键技术之一.金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理
如下:
Ⅰ.2Li+H2
2LiH
Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________,反应Ⅱ中的氧化剂是________.
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3,用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LiH体
积与被吸收的H2体积比为________.
③由②生成的LiH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,
则导线中通过电子的物质的量为________mol.
解析:
(1)电池即是把化学能转变为电能的装置;在电池中电子是从负极经导线流向正极,而氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极,故电子由a流向b.
(2)H2在负极失电子,因为电解质溶液是KOH溶液,故负极反应式为2H2+4OH--4e-===4H2O.(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,从而增大反应速率.(4)LiH中Li为+1价,H为-1价,故反应Ⅰ中还原剂是Li,反应Ⅱ中氧化剂是H2O.由反应Ⅰ可知吸收标准状况下224LH2时生成160gLiH,则生成的LiH的体积是
,则生成的LiH体积与被吸收的H2的体积比为:
=
.由②生成的20molLiH与H2O反应,由反应Ⅱ可知生成20molH2,H2~2e-,能量转化率为80%,则通过电子的物质的量为20mol×2×80%=32mol.
答案:
(1)化学能转变为电能 由a到b
(2)2H2+4OH--4e-===4H2O或H2+2OH--2e-===2H2O
(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,加快电极反应速率
(4)①Li H2O ②1∶1148 ③32